Jak wybrać odpowiedni materiał na obudowę elektryczną?

 

 

Wybór odpowiedniego materiału jest jedną z pierwszych decyzji technicznych przy projektowaniu lub zakupieobudowa elektryczna. Obudowa musi chronić komponenty elektryczne przed wilgocią, kurzem, chemikaliami, uderzeniami, zmianami temperatury i innymi warunkami zewnętrznymi, a jednocześnie spełniać wymagania dotyczące masy, zarządzania temperaturą, produkcji i instalacji.

Powszechnie wybieranymi materiałami są stal węglowa, stal nierdzewna, aluminium i-materiały niemetalowe. Każdy z nich ma inne właściwości mechaniczne i środowiskowe. Właściwy wybór zależy w mniejszym stopniu od samego materiału, a bardziej od tego, gdzie obudowa zostanie zainstalowana, co ma chronić i jak będzie konserwowana przez cały okres użytkowania.

 

Zacznij od środowiska operacyjnego

Przed wyborem materiału obudowy należy ocenić środowisko instalacji.

Szafka elektryczna zainstalowana w czystej fabryce może być narażona na niewielkie ryzyko korozji, podczas gdy szafka zewnętrzna może być narażona na deszcz, kondensację, promieniowanie UV, wahania temperatury i zanieczyszczenia w powietrzu. Obszary przetwarzania chemicznego wprowadzają inny zestaw wymagań, podczas gdy lokalizacje przybrzeżne mogą być narażone na znaczne narażenie na chlorki.

Kluczowe czynniki środowiskowe obejmują:

• Wilgoć i kondensacja
• Mgła solna i ekspozycja na wybrzeże
• Opary chemiczne
• Kurz i brud
• Temperatura otoczenia
• Bezpośrednie światło słoneczne
• Uderzenie mechaniczne
• Wibracja
• Procedury czyszczenia

Na przykład stal węglowa z odpowiednią obróbką powierzchni może nadawać się do wielu wewnętrznych instalacji przemysłowych. Natomiast stal nierdzewna lub aluminium mogą być bardziej odpowiednie tam, gdzie głównym problemem jest wilgoć lub korozja.

 

Stal węglowa: praktyczny wybór do ogólnych zastosowań przemysłowych

Stal węglowa jest szeroko stosowana w szafach elektrycznych, ponieważ łączy w sobie wytrzymałość konstrukcyjną ze stosunkowo prostą produkcją.

Nadaje się do zastosowań takich jak szafy sterownicze, szafy rozdzielcze, sprzęt automatyki i wewnętrzne panele elektryczne. Jego wytrzymałość mechaniczna pozwala producentom produkować sztywne drzwi, płyty montażowe i konstrukcje szaf bez nadmiernej grubości materiału.

Głównym problemem jest korozja. Nieosłonięta stal węglowa jest podatna na utlenianie pod wpływem wilgoci. Dlatego przygotowanie powierzchni i powlekanie stają się ważnymi elementami projektu obudowy.

Na przykład malowanie proszkowe może zapewnić dodatkową warstwę ochronną. Jednak kupujący powinni wziąć pod uwagę coś więcej niż kolor powłoki. Obróbka wstępna, grubość powłoki, pokrycie krawędzi, obszary spawane i uszkodzone powierzchnie mogą mieć wpływ na długoterminową-korozję.

 

Stal nierdzewna dla bardziej wymagających środowisk

Stal nierdzewna staje się bardziej atrakcyjna, gdy głównym wymogiem zakupowym jest odporność na korozję.

 

Stal nierdzewna 304

Stal nierdzewna 304 jest powszechnie stosowana w środowiskach przemysłowych, w których obudowa może być narażona na wilgoć, procesy czyszczenia lub umiarkowane narażenie na korozję.

Jest często stosowany w zakładach-przetwórstwa spożywczego, obszarach produkcji przemysłowej, sprzęcie zewnętrznym i innych miejscach, gdzie ważne jest utrzymanie powierzchni obudowy.

Jednakże 304 nie powinien być automatycznie uważany za odpowiedni do warunków silnie korozyjnych. Ekspozycja na chlorki, szczególnie w środowiskach przybrzeżnych lub morskich, może powodować bardziej wymagające warunki korozyjne.

 

Stal nierdzewna 316

Stal nierdzewna 316 jest ogólnie brana pod uwagę, gdy wymagana jest ekspozycja na chlorki lub większa odporność chemiczna.

Może być odpowiedni do instalacji przybrzeżnych, sprzętu- morskiego i niektórych zastosowań związanych z-przetwarzaniem chemicznym. Wyższy koszt materiałów należy ocenić pod kątem oczekiwanego środowiska obsługi i wymagań konserwacyjnych.

Ważne jest to, że wybór stali nierdzewnej nie polega po prostu na wyborze droższego gatunku. Konkretne narażenie środowiska powinno określić, czy dodatkowy koszt materiału zapewnia znaczące korzyści inżynieryjne.

 

Aluminium, gdy liczy się waga i ciepło

Aluminium oferuje inną kombinację właściwości.

Jej stosunkowo niska gęstość może zmniejszyć wagę obudowy, co jest przydatne w przypadku-sprzętu montowanego na ścianie, instalacji-wrażliwych na transport i zastosowań, w których technicy często muszą przenosić obudowę lub zmieniać jej położenie.

Aluminium ma również dobrą przewodność cieplną. Gdy komponenty elektryczne wytwarzają znaczną ilość ciepła, ta cecha może przyczyniać się do przenoszenia ciepła przez ścianki obudowy.

Jednak aluminium nie eliminuje automatycznie potrzeby projektowania termicznego. Wewnętrzna gęstość komponentów, wymiary obudowy, temperatura otoczenia, sprzęt wentylacyjny i chłodzący pozostają ważne.

Dlatego materiał należy wybierać łącznie z oczekiwanym obciążeniem termicznym, a nie rozpatrywać go osobno.

 

Kiedy materiały nie-metalowe mają sens

Materiały wzmocnione tworzywem sztucznym i włóknem szklanym- mogą być użyteczną alternatywą dla metalu w określonych zastosowaniach.

Na przykład obudowy z poliwęglanu mogą zapewnić izolację elektryczną i niską wagę. W przypadku, gdy problemem jest korozja spowodowana wilgocią lub niektórymi substancjami chemicznymi, można rozważyć użycie poliestru-wzmocnionego włóknem szklanym.

Głównym ograniczeniem jest to, że obudowy nie-metalowe w naturalny sposób nie zapewniają takich samych właściwości ekranowania elektromagnetycznego jak obudowy metalowe.

Jeśli sprzęt zawiera czułą elektronikę lub generuje znaczne zakłócenia elektromagnetyczne, przed wyborem obudowy niemetalowej może być konieczne dokonanie przez inżynierów oceny wymagań dotyczących ekranowania.

 

Nie należy pomijać wytrzymałości mechanicznej

Dobór materiału wpływa również na zachowanie obudowy pod względem mechanicznym.

Duże szafki podłogowe-mogą wymagać większej sztywności konstrukcyjnej niż małe puszki przyłączeniowe. Drzwi zawierające liczniki, przełączniki, wyświetlacze lub sprzęt chłodzący mogą również wymagać dodatkowego wzmocnienia.

Należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:

• Wymiary obudowy
• Grubość blachy
• Rozmiar drzwi
• Obciążenie płyty montażowej
• Konfiguracja zawiasów
• Mechanizm blokujący
• Otwory wejściowe-kabli
• Warunki transportu i montażu
• Spodziewane wibracje lub uderzenia

Użycie mocniejszego materiału nie musi oznaczać, że obudowa jest lepiej zaprojektowana. Wydajność konstrukcyjna zależy od gatunku materiału, grubości, geometrii, zbrojenia, połączeń i metody produkcji.

 

Weź pod uwagę ciepło wytwarzane wewnątrz obudowy

Elementy elektryczne generują ciepło podczas pracy, a materiał obudowy jest jednym z czynników wpływających na sposób zarządzania tym ciepłem.

Zasilacze, przetwornice częstotliwości-, transformatory, przekaźniki, wyłączniki automatyczne i inne komponenty mogą zwiększać temperaturę wewnętrzną. Jeśli ciepło nie może skutecznie uciec, temperatura robocza podzespołów może wzrosnąć.

Obudowy metalowe zapewniają na ogół lepsze przewodnictwo cieplne niż wiele materiałów polimerowych. Aluminium może być szczególnie przydatne, gdy pożądana jest zarówno niska waga, jak i przewodność cieplna.

Dobór materiału należy jednak połączyć z oceną:

• Całkowita wewnętrzna produkcja ciepła
• Temperatura otoczenia
• Powierzchnia obudowy
• Wewnętrzny odstęp elementów
• Wentylacja
• Wentylatory lub wymienniki ciepła
• Promieniowanie słoneczne dla instalacji zewnętrznych

Zapobiega to powszechnemu błędowi polegającemu na oczekiwaniu, że sam materiał obudowy rozwiąże problem termiczny.

 

Wybór materiału i ochrona obudowy

Materiał należy również ocenić łącznie z wymogami ochrony obudowy.

Odporność obudowy na wodę i kurz nie zależy wyłącznie od tego, czy jest wykonana ze stali, stali nierdzewnej czy aluminium. Ważna jest kompletna konstrukcja, obejmująca:

Szwy drzwiowe

Uszczelki

Dławiki kablowe

Montaż interfejsów

Połączenia spawane

Panele dostępowe

Otwory wentylacyjne

W przypadku zastosowań wymagających wyższego stopnia ochrony IP szczegóły te mogą być tak samo ważne jak sam materiał.

Obudowa ze stali nierdzewnej ze źle zaprojektowanymi wejściami kablowymi może zapewniać mniej praktyczną ochronę niż prawidłowo skonstruowana obudowa ze stali powlekanej-zaprojektowana do pracy w tych samych warunkach środowiskowych.

 

Przewodnik po wyborze materiałów

Tablicę tę należy traktować jako punkt wyjścia, a nie stałą specyfikację. Rzeczywisty wybór materiałów powinien opierać się na pełnym środowisku operacyjnym.

 

Co kupujący powinni potwierdzić przed złożeniem zamówienia?

Dla B2Bobudowa elektrycznazamówienia, samo określenie „obudowa ze stali nierdzewnej” lub „obudowa metalowa” jest zwykle niewystarczające.

Specyfikacja zakupu powinna jasno określać gatunek materiału, grubość, obróbkę powierzchni, wymiary, wymagania dotyczące ochrony i środowisko instalacji.

Kupujący powinien również potwierdzić, czy obudowa wymaga:

• Określone gatunki stali nierdzewnej, takie jak 304 lub 316
• Zdefiniowana obróbka powierzchniowa stali węglowej
• Konkretna grubość ściany lub płyty montażowej
• Ochrona antykorozyjna na zewnątrz
• Ekranowanie elektromagnetyczne
• Przepisy dotyczące zarządzania ciepłem
• Specjalne rozwiązania-wprowadzenia kabli
• Wymagana ochrona IP lub NEMA
• Szczególne wymagania dotyczące testów lub certyfikacji

Jasne specyfikacje ułatwiają producentowi wybór odpowiednich materiałów i zachowanie spójności pomiędzy próbkami a produkcją masową.

 

Produkcja niestandardowych obudów elektrycznych przez Prota

Wybór materiału to tylko jeden z elementów produkcji obudowy. Obudowa musi również pasować do wymaganych wymiarów, układu komponentów, metody montażu, wykończenia powierzchni i poziomu ochrony.Protawspiera niestandardowe projekty obudów elektrycznych, począwszy od projektu technicznego, poprzez produkcję blach i montaż końcowy.

Firma współpracuje ze stalą węglową, stalą nierdzewną i aluminium w celu spełnienia różnych wymagań w zakresie obudów. Usługi niestandardowe mogą obejmować:

• Niestandardowe wymiary i konstrukcje obudów
• Dobór materiału i grubości
• Precyzyjne cięcie laserowe i gięcie CNC
• Spawanie i obróbka blach
• Niestandardowe wycięcia i sposoby montażu
• Malowanie proszkowe i inne obróbki powierzchni
• Montaż wewnętrzny i montaż
• Produkcja OEM na podstawie rysunków klienta

Prota ma ponad 15-letnie doświadczenie inżynieryjne i dysponuje zakładem produkcyjnym o powierzchni około 14 000 m². Proces produkcyjny obejmuje projektowanie, cięcie laserowe, gięcie, wykrawanie, spawanie, obróbkę powierzchni, kontrolę i montaż, co pozwala na koordynację różnych etapów produkcji w ramach jednego systemu produkcyjnego.

Firma wspiera projekty obudów dla automatyki przemysłowej, dystrybucji energii, telekomunikacji, energii odnawialnej i innych zastosowań sprzętu elektrycznego. W przypadku nabywców, którzy mają już rysunki lub określone specyfikacje techniczne, Prota może również wspierać rozwój i produkcję niestandardowych obudów w oparciu o wymagania projektu.

 

Często zadawane pytania dotyczące materiałów na obudowy elektryczne

Jaki materiał jest powszechnie używany do produkcji obudów elektrycznych?

Stal węglowa jest powszechnie stosowana w wewnętrznych szafach elektrycznych, ponieważ zapewnia dobrą wytrzymałość mechaniczną i jest łatwa do cięcia, zginania, spawania i wykańczania. Stal nierdzewna i aluminium są wybierane, gdy wymagają tego wymagania środowiskowe lub waga.

Czy stal nierdzewna jest lepsza od stali węglowej?

Nie zawsze. Stal nierdzewna lepiej nadaje się do środowisk wilgotnych, korozyjnych lub często czyszczonych. W przypadku standardowych zastosowań wewnętrznych powlekana stal węglowa może zapewnić wymaganą ochronę przy niższych kosztach materiałów.

Jaka jest różnica między stalą nierdzewną 304 i 316?

Stal nierdzewna 304 nadaje się do ogólnych zastosowań-odpornych na korozję. 316. Zawiera molibden i zapewnia lepszą odporność na działanie chlorków, dzięki czemu jest bardziej odpowiednia do zastosowań w środowiskach przybrzeżnych, morskich i chemicznych.

Czy aluminium nadaje się do obudów zewnętrznych?

Tak. Aluminium jest lekkie i naturalnie odporne na korozję. Można to rozważyć w przypadku sprzętu zewnętrznego, gdzie ważne jest zmniejszenie masy obudowy, chociaż nadal należy określić stop, powłokę, grubość ścianki i konstrukcję uszczelnienia.

Czy materiał wpływa na odprowadzanie ciepła przez obudowę?

Tak. Różne materiały mają różną przewodność cieplną. Aluminium przenosi ciepło łatwiej niż wiele gatunków stali, ale sam dobór materiału nie determinuje temperatury obudowy. Należy również wziąć pod uwagę wewnętrzne obciążenie cieplne, wentylację, rozmiar obudowy i elementy chłodzące.

Czy wybór materiału powinien nastąpić przed oceną stopnia ochrony IP?

Należy je rozpatrywać łącznie. Materiał wpływa na odporność na korozję i parametry mechaniczne, podczas gdy konstrukcja obudowy, konstrukcja drzwi, uszczelka, wejścia kablowe i montaż decydują w dużej mierze o końcowej ochronie przed wnikaniem.